Паротурбинная установка с трансзвуковыми струйными аппаратами

Изобретение предназначено для преобразования тепловой энергии пара, вырабатываемого в парогенераторе, в механическую энергию. Паротурбинная установка, состоящая из парогенератора, главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА), автономного турбогенератора (АТГ), блоков регулирования ГТЗА (БР ГТЗА) и АТГ (БР АТГ), главного конденсатора с паровой и водяной частями (ГК), конденсатных насосов ГТЗА и АТГ, питательных насосов ГТЗА, и АТГ, блоков паровых эжекторов ГТЗА и АТГ, дроссельно-увлажнительных устройств ГТЗА и АТГ, блока регулирования расхода питательной воды, ионообменного фильтра, содержит паровой трансзвуковой струйный (ТЗС) дегазатор и сепаратор газ-конденсат циклонного типа, паровая часть главного конденсатора и конденсатные насосы выполнены в виде смесительного типа ТЗС конденсационных установок - конденсатных ТЗС насосов, питательный насос ГТЗА и питательный насос АТГ выполнены в виде паровых питательных ТЗС насосов регулируемой производительности, блоки паровых эжекторов ГТЗА и АТГ выполнены в виде одного блока водяных ТЗС инжекторов, дроссельно-увлажнительные устройства ГТЗА и АТГ выполнены в виде паровых ТЗС устройств конденсации излишнего пара от блоков регулирования ГТЗА и АТГ, а для реализации водяной части главного конденсатора установлен выносной конденсатосборник. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность, уменьшить массу и габариты установки. 2 ил.

 

Изобретение относится к области промышленной и корабельной энергетики, преимущественно к транспортным и стационарным паротурбинным установкам (ПТУ).

Объектом изобретения является применение известных ранее способов и устройств преобразования и получения энергии в трансзвуковой струйной технике по новому назначению - в ядерной и промышленной энергетике, преимущественно в транспортных и стационарных паротурбинных установках, с целью получения энергетических установок с новым качеством.

Стационарные и транспортные паротурбинные установки широко известны (см. Батырев А.Н., Кошеверов В.Д., Лейкин О.Ю. Корабельные энергетические установки зарубежных стран. СПб.: Судостроение, 1994, стр.54; Курзон А.Г. Основы теории и проектирования судовых паротурбинных установок. Учебник. Ленинград: Судостроение, 1974, стр.19, 48, 49; Солнцев Н.В. Корабельные ядерные энергетические установки. Учебное пособие. Ленинград: ВМ ордена Ленина Академия, 1961, стр.140; Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. Учебник. Москва: Высшая школа, 1984, стр.157, 160, Сычиков В.И. Чтение и изображение энергетических схем. Учебное пособие. СПб.: ВВМИУ имени Дзержинского, 1997, приложение 5).

За прототип изобретения взята принципиальная схема паротурбинной установки (ПТУ), приведенная в последнем из перечисленных источников (см. Сычиков В.И. Чтение и изображение энергетических схем. Учебное пособие. СПб.: ВВМИУ имени Дзержинского, 1997, приложение 5).

Упрощенная принципиальная схема ПТУ показана на Фиг.1 описания и состоит из: парогенератора 1, блока регулирования ГТЗА (БР ГТЗА) 5, главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА) традиционного исполнения, работающего на нагрузку и состоящего из турбины переднего хода (ТПХ) 6 и турбины заднего хода (ТЗХ) 7, дроссельно-увлажнительного устройства ГТЗА (ДУУ ГТЗА) 8, блока регулирования АТТ (БР АТГ) 2, автономного турбогенератора (АТГ) 3, дроссельно-увлажнительного устройства АТГ (ДУУ АТГ) 4, главного конденсатора поверхностного типа с паровой 9 и водяной 20 частями, конденсатного насоса ГТЗА 10, конденсатного насоса АТГ 11, питательного насоса ГТЗА 12, питательного насоса АТГ 13, ионообменного фильтра (ФИО) 14, блока регулирования расхода питательной воды (БРРПВ) 15, блока эжекторов ГТЗА (БЭЖ ГТЗА) 18, блока эжекторов АТГ (БЭЖ АТГ) 19, циркуляционного насоса охлаждающей воды 16 системы охлаждения, электрогенератора 17.

Показанный на Фиг.1 парогенератор 1 необходим лишь для замыкания конденсатно-питательного и парового контуров на схеме - прототипе ПТУ и к содержанию описываемого изобретения не относится.

Состав систем и механизмов вспомогательного назначения определяются предназначением ПТУ и в данном случае не рассматривается, так как они остаются неизменными.

Недостатками ПТУ - прототипа являются:

1. Высокая шумность и низкая надежность, обусловленные наличием непрерывно вращающихся механизмов (питательный насос ГТЗА 12, питательный насос АТГ 13, конденсатный насос ГТЗА 10, конденсатный насос АТГ 11, циркуляционный насос охлаждающей воды 16); ДУУ ГТЗА 8 и ДУУ АТГ 4, в которых осуществляется дросселирование пара, а также наличием блоков эжекторов ГТЗА 18 и АТГ 19.

2. Значительные массы и габариты оборудования паротурбинной установки, определяемые в большой степени паровой частью 9 главного конденсатора поверхностного типа, не позволяющие в необходимой мере уменьшить массы и габариты оборудования паротурбинной части, что является серьезным недостатком, в особенности для транспортных паротурбинных установок.

В данном изобретении используются известные ранее трансзвуковые струйные аппараты, назначение и принцип действия которых, литература и патенты, применительно к рассматриваемому изобретению будут изложены далее. При этом необходимо отметить, что до настоящего времени в транспортных и стационарных паротурбинных установках они не применялись. Применение трансзвуковых струйных аппаратов в ПТУ позволит получить новое качество (положительный эффект).

Изобретение, с учетом применения трансзвуковых струйных аппаратов, направлено на устранение указанных выше недостатков ПТУ.

Техническими результатами изобретения являются: уменьшение массы и габаритов оборудования ПТУ за счет исключения паровой части 9 главного конденсатора; замены ДУУ ГТЗА 8 и ДУУ АТТ 4, насосов конденсатно-питательной системы трансзвуковыми струйными аппаратами; сокращение количества вращающегося оборудования и, как следствие, повышение безотказности и долговечности функционирования ПТУ; исключение из состава ПТУ блока регулирования расхода питательной воды 15; замена блоков паровых эжекторов ГТЗА 18 и АТГ 19 водяными ТЗС инжекторами.

Технический результат (положительный эффект) достигается тем, что в принципиальной схеме ПТУ-прототипе, состоящей из: парогенератора 1, блока регулирования ГТЗА (БР ГТЗА) 5, турбины переднего хода (ТПХ) 6, турбины заднего хода (ТЗХ) 7, дроссельно-увлажнительного устройства ГТЗА (ДУУ ГТЗА) 8, блока регулирования АТГ (БР АТГ) 2, автономного турбогенератора (АТГ) 3, дроссельно-увлажнительного устройства АТГ (ДУУ АТГ) 4, главного конденсатора поверхностного типа с паровой 9 и водяной 20 частями, конденсатного насоса ГТЗА 10, конденсатного насоса АТГ 11, питательного насоса ГТЗА 12, питательного насоса АТГ 13, ионообменного фильтра (ФИО) 14, блока регулирования расхода питательной воды (БРРПВ) 15, блока эжекторов ГТЗА (БЭЖ ГТЗА) 18, блока эжекторов АТГ (БЭЖ АТГ) 19, циркуляционного насоса охлаждающей воды 16 системы охлаждения, электрогенератора 17 вместо конденсатного насоса ГТЗА 10 и конденсатного насоса АТГ 11 устанавливаются конденсатные ТЗС насосы, совмещенные со смесительного типа конденсационной ТЗС установкой 29, устанавливаемой на выходе из проточной части ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3; вместо блоков паровых эжекторов ГТЗА 18 и АТГ 19, поддерживающих вакуум в паровой полости главного конденсатора 9 и обеспечивающих отсос паровоздушной смеси от концевых уплотнений ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3, а также от блоков регулирования ГТЗА 5 и АТГ 2 устанавливается блок из водяных ТЗС инжекторов ГТЗА 32 и АТГ 33, обеспечивающих поддержание вакуума в конденсатосборнике 20 (отвод 23), отсос паровоздушной смеси от концевых уплотнений ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3, от блоков регулирования ГТЗА 5 и АТГ 2; вместо главного конденсатора поверхностного типа с паровой частью 9 для конденсации пара устанавливаются смесительного типа ТЗС конденсационные установки - конденсатные ТЗС насосы 29; вместо центробежных питательных насосов ГТЗА 12 и АТГ 13 устанавливаются паровые питательные ТЗС насосы ГТЗА 27 и АТГ 28 соответственно.

Применение паровых питательных ТЗС насосов ГТЗА 27 и АТГ 28 дает дополнительный эффект в снижении шумности за счет исключения из ПТУ блока регулирования расхода питательной воды 15. Для обеспечения заданного расхода питательной воды на входе активных сопел паровых питательных ТЗС насосов ГТЗА 27 и АТГ 28 устанавливаются автоматические клапаны 25 и 26 соответственно, регулирующие расход питательной воды на парогенератор; вместо ДУУ ГТЗА 8 и ДУУ АТГ 4 устанавливаются паровые ТЗС устройства 31 и 30 конденсации излишнего пара от БР ГТЗА 8 и от БР АТГ 4, соответственно. Применение смесительного типа ТЗС конденсационных установок - конденсатных ТЗС насосов 29 позволяет реализовать функции водяной части главного конденсатора в выносном конденсатосборнике 20. Кроме того, в предлагаемой ПТУ устанавливаются паровой ТЗС дегазатор 21, дегазирующий конденсат в конденсатосборнике 20 и сепаратор газ-конденсат циклонного типа 22, разделяющий газожидкостной поток на газ, сбрасываемый в атмосферу, и конденсат, сбрасываемый в конденсатосборник 20. Для пуска и расхолаживания, а также в случае необходимости подачи питательной воды в сопловые аппараты смесительного типа ТЗС конденсационных установок - конденсатных ТЗС насосов 29 ТПХ 6, ТЗХ 7, и турбины АТГ 3 в схеме ПТУ устанавливается пусковой конденсатно-питательный насос (ПКПН) 24.

Паротурбинная установка с трансзвуковыми струйными аппаратами, как объект изобретения, указана в предлагаемом варианте ее структурной схемой на Фиг.2.

Установка содержит: парогенератор 1; блок регулирования ГТЗА (БР ГТЗА) 5; паровую турбину (ГТЗА), состоящую из турбины переднего хода (ТПХ) 6 и турбины заднего хода (ТЗХ) 7; паровые ТЗС устройства конденсации излишнего пара 31 от БР ГТЗА 8 и 30 от БР АТГ 4; блок регулирования АТГ (БР АТГ) 2; автономный турбогенератор (АТГ) 3; смесительного типа ТЗС конденсационные установки - конденсатные ТЗС насосы 29, устанавливаемые на выходе из проточных частей ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3; паровые питательные ТЗС насосы ГТЗА 27 и АТГ 28 соответственно; ионообменный фильтр (ФИО) 14; водяные ТЗС инжекторы ГТЗА 32 и АТГ 33, обеспечивающие поддержание вакуума в конденсатосборнике 20, отсос паровоздушной смеси от концевых уплотнений ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3, от блоков регулирования ГТЗА 5 и АТГ 2; циркуляционный насос охлаждающей воды 16 системы охлаждения конденсатосборника 20; электрогенератор 17, автоматические регулирующие клапаны 25 и 26 поддержания требуемого давления пара, подаваемого на входы активных сопел паровых питательных ТЗС насосов ГТЗА 27 и АТГ 28, соответственно; выносной конденсатосборник 20; паровой ТЗС дегазатор 21, дегазирующий конденсат в конденсатосборнике 20 и сепаратор газ-конденсат циклонного типа 22, разделяющий газожидкостной поток на газ, сбрасываемый в атмосферу, и конденсат, сбрасываемый в конденсатосборник 20; пусковой конденсатно-питательный насос 24.

ПТУ работает следующим образом.

Пар из парогенератора 1 подается на блок регулирования ГТЗА 5. С блока регулирования ГТЗА 5 пар поступает на паровую турбину переднего хода 6 или паровую турбину заднего хода 7 и паровое ТЗС устройство конденсации излишнего пара от БР ГТЗА 31, на блок регулирования АТГ 2, с которого пар подается на турбину АТГ 3, и паровое ТЗС устройство конденсации излишнего пара от БР АТГ 30, на паровой питательный ТЗС насос ГТЗА 27 и на паровой питательный ТЗС насос АТГ 28 через автоматические регулирующие клапаны 25 и 26 соответственно, на паровой ТЗС дегазатор 21. Питательная вода с напора парового питательного ТЗС насоса ГТЗА 27 или с напора парового питательного ТЗС насоса АТГ 28 подается на ФИО 14 и далее на ПГ 1, подается на водяной ТЗС инжектор ГТЗА 32 и на водяной ТЗС инжектор АТГ 33 системы вакуумирования конденсатосборника 20 (отвод 23), отсоса паровоздушной смеси от концевых уплотнений ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3, от блока регулирования ГТЗА 5 и блока регулирования АТГ 2.

Паровой питательный ТЗС насос ГТЗА 27 (см. книги Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат, 1978 и Фисенко В.В. Сжимаемость теплоносителя и эффективность работы контуров циркуляции ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1987; патенты SU 966326 М.кл.3 F04F 5/14, опубл. 15.10.82. Бюллетень №38; SU 1699564 А1, кл. В01F 3/02, 3/08, опубл. 23.12.91. Бюл. №47; RU 2016261 С1, кл.5 F04F 5/02, опубл. 15.07.94. Бюл. №13; RU 2155280 С, кл.7 F04F 5/14, опубл. 2000.08.27) работает следующим образом (аналогичным образом работает паровой питательный ТЗС насос АТГ 28). Активная рабочая среда - пар с дозвуковой скоростью подводится к входу активного сопла, с выхода которого поступает со сверхзвуковой скоростью в камеру смешения, формируя в ней низкое давление. Пассивная среда - конденсат с выхода смесительного типа ТЗС конденсационной установки - конденсатного ТЗС насоса 29, подается в аппарат, проходит через свое сужающееся сопло, коаксиальное активному соплу, и поступает в камеру смешения. В ходе смешения активной и пассивной сред в зоне сужающегося участка камеры смешения формируется однородный двухфазный пароводяной поток со сверхзвуковым режимом течения, сопровождающийся процессом высокоэффективной передачи энергии от молекул пара к мелкодиспергированным каплям воды. В зоне наименьшего сечения камеры смешения однородный двухфазный сверхзвуковой поток преобразуется в скачке давления в дозвуковой поток жидкости с заданной величиной давления. С выхода парового питательного ТЗС насоса ГТЗА 27 вода с заданным напором, температурой и расходом подается на ионообменный фильтр 14 и далее в ПГ 1, а также часть воды подается на вход в активное сопло водяного ТЗС инжектора ГТЗА 32 (АТГ 33).

Паровой ТЗС дегазатор 21 (см. книгу Фисенко В.В. Сжимаемость теплоносителя и эффективность работы контуров циркуляции ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1987; патенты RU 2132004 С1, кл.6 F04F 5/54, опубл. 20.06.1999 и RU 2142580 С1, кл.6 F04F 5/54, опубл. 10.12.1999) работает следующим образом. Рабочая среда - пар подводится к паровому ТЗС дегазатору 21 на вход его активного сопла, с выхода которого истекает в виде однородного двухфазного пароводяного потока со сверхзвуковой скоростью в камеру смешения, формируя в ней низкое давление. Низким давлением в камере смешения парового ТЗС дегазатора 21 дегазируемый конденсат засасывается из нижних, наиболее загазованных слоев конденсатосборника 20, проходит через свое сужающееся сопло, коаксиальное активному соплу, и поступает в камеру смешения. В ходе смешения сред в зоне сужающегося участка камеры смешения формируется однородный двухфазный парогазоводяной поток со сверхзвуковым режимом течения, объемным содержанием парогазовой фазы не менее 0,8 и развитой поверхностью газовыделения из мельчайших капель воды. Затем в районе минимального проходного сечения парового ТЗС дегазатора 21, организуется скачок давления, в котором туманообразный парогазоводяной поток преобразуется в водяной поток с пузырьками газа при объемном газосодержании в смеси не более 0,7, что не позволяет развиться процессу обратного растворения газа в воде, но пузырьки пара при этом охлопываются в скачке. С выхода парового ТЗС дегазатора 21 газожидкостный поток с пузырьковой формой газовой составляющей через тангенциальный вход, интенсивно закручивающий поток, поступает в сепаратор газ-конденсат циклонного типа 22, находящийся под вакуумом. В сепараторе газ-конденсат циклонного типа 22 обеспечивается быстрое и эффективное отделение газа от жидкости. Из сепаратора газ-конденсат циклонного типа 22 жидкая фаза поступает в район забора конденсата на всасывание смесительного типа ТЗС конденсационных установок - конденсатных ТЗС насосов 29, а газовая фаза сбрасывается в атмосферу.

Водяной ТЗС инжектор ГТЗА 32 системы газоудаления и дегазации конденсата, вакуумирования конденсатосборника 20, отсоса паровоздушной смеси от концевых уплотнений ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3, от блока регулирования ГТЗА 5 и блока регулирования АТГ 2 (см. книгу Фисенко В.В. Сжимаемость теплоносителя и эффективность работы контуров циркуляции ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1987; патенты RU 2016261 С1, кл.5 F04F 5/02, опубл. 15.07.94, Бюл. №13; RU 2132004 С1, кл.6 F04F 5/54, опубл. 20.06.1999; RU 2142580 C1, кл.6 F04F 5/54, опубл. 10.12.1999; SU 966326, кл. F04F 5/14, опубл. 15.10.82; RU 2144145 C1, кл. F04F 5/54, F02С 6/18, опубл. 10.01.2000; RU 2155280 С, кл.7 F04F 5/14, опубл. 27.08.2000; RU 2202055 С2, кл. F04F 5/54, опубл. 10.04.2003) работает следующим образом (аналогичны конструкция и принцип работы водяного ТЗС инжектора АТГ 33). Рабочая среда - питательная вода с напора парового питательного ТЗС насоса ГТЗА 27 (парового питательного ТЗС насоса АТГ 28) подводится с дозвуковой скоростью к водяному ТЗС инжектору ГТЗА 32 (к водяному ТЗС инжектору АТГ 33) на вход его активного сопла, с выхода которого истекает в виде однородного двухфазного пароводяного потока со сверхзвуковой скоростью в камеру смешения, формируя в ней низкое давление. Низким давлением (глубоким вакуумом) в камере смешения водяного ТЗС инжектора ГТЗА 32 (водяного ТЗС инжектора АТГ 33) эжектируемая среда - парогазовая смесь из конденсатосборника 20 через отвод 23, паровоздушная смесь от концевых уплотнений ТПХ 6 и ТЗХ 7 и турбины АТГ 3, от блока регулирования ГТЗА 5 и блока регулирования АТГ 2 засасываются и через свое сужающееся сопло, коаксиальное активному соплу, поступают в камеру смешения аппарата. В ходе смешения сред в зоне сужающегося участка камеры аппарата формируется однородный двухфазный парогазоводяной поток со сверхзвуковым режимом течения, объемным содержанием парогазовой фазы не менее 0,8 и развитой поверхностью газовыделения из мельчайших капель воды. Затем в районе минимального проходного сечения водяного ТЗС инжектора ГТЗА 32 (водяного ТЗС инжектора АТГ 33) организуется скачок давления, в котором туманообразный парогазоводяной поток преобразуется в водяной поток с пузырьками газа при объемном газосодержании в смеси не более 0,7, что не позволяет развиться процессу обратного растворения газа в воде, но пузырьки пара при этом охлопываются в скачке. В результате дальнейшего торможения потока в расширяющемся участке выходного сопла водяного ТЗС инжектора ГТЗА 32 (водяного ТЗС инжектора АТГ 33) кинетическая энергия потока частично преобразуется в давление, после чего под заданными напором и температурой дозвуковой газожидкостный поток с пузырьковой формой газовой составляющей подается на соответствующие элементы системы газоудаления, не рассматриваемые в данной схеме.

Смесительного типа ТЗС конденсационная установка - конденсатный ТЗС насос 29 (см. книгу Фисенко В.В. Сжимаемость теплоносителя и эффективность работы контуров циркуляции ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1987; патенты RU 2142581 С, кл.6 F04F 5/54, опубл. 10.12.1999; RU 2133836 С1, 6 F01K 11/02, опубл. 27.07.1999) установлена в виде параллельно расположенных аппаратов (секций) в общем кольцеобразном корпусе непосредственно за последней рабочей ступенью турбины переднего хода 6 (аналогичное устройство и принцип действия для смесительного типа ТЗС конденсационной установки - конденсатного ТЗС насоса 29 ТЗХ 7 и турбины АТГ 3) и работает следующим образом. Непосредственно на входе в аппарат или непосредственно за рядом направляющих лопаток аппарата расположено сужающее сопло или сопла подачи конденсата из конденсатосборника 20, подающие конденсат в поток пара, выходящий непосредственно с последней ступени ТПХ 6 (ТЗХ 7, турбины АТГ 3). За счет кинетической энергии пара и сужающегося проходного сечения камеры смешения аппарата пароводяной поток переходит в однородный двухфазный сверхзвуковой. Этот поток характеризуется исключительно высокой эффективностью идущих в нем процессов энерго - и массообмена между водой и мелкодиспергированными каплями воды. Определяющую роль здесь играет процесс обмена количеством движения между молекулами пара и каплями воды, имеющими размеры в доли микрона (см. книги Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат, 1978 и Фисенко В.В. Сжимаемость теплоносителя и эффективность работы контуров циркуляции ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1987). В камере смешения устанавливаются низкие давление и температура в однородном сверхзвуковом двухфазном потоке. Снижение за последней ступенью турбины давления и температуры ниже температуры окружающей среды приводит к увеличению срабатываемого турбиной теплоперепада и, как следствие, к увеличению вырабатываемой механической энергии, то есть к росту КПД энергетической установки. В районе минимального проходного сечения камеры смешения формируется скачок перехода однородного двухфазного сверхзвукового пароводяного потока в дозвуковой поток однофазной среды - воды. В скачке паровая фаза потока конденсируется, а при движении воды в расширяющейся части проходного сечения на выходе из аппарата устанавливаются заданные температура и давление, достаточные для подачи конденсата с дозвуковой скоростью на всасывание парового питательного ТЗС насоса ГТЗА 27 (парового питательного ТЗС насоса АТГ 28), в камеру смешения парового ТЗС устройства 31 конденсации излишнего пара от БР ГТЗА (30 от БР АТГ) и для подачи в конденсатосборник 20. В конденсатосборнике 20 с помощью циркуляционного насоса 16 системы охлаждения поддерживается температура конденсата, обеспечивающая максимальное выделение растворенных в конденсате газов.

Из конденсатосборника 20 конденсат поступает в аппараты 29 смесительного типа ТЗС конденсационной установки - конденсатного ТЗС насоса ТПХ 6 (ТЗХ 7, турбины АТГ 3) за счет глубокого вакуума, поддерживаемого в его камере смешения или, при необходимости, за счет напора пускового конденсатно-питательного насоса 24, обеспечивающего работу установки при вводе и расхолаживании АЭУ.

Паровое ТЗС устройство 31 конденсации излишков пара от БР ГТЗА (30 от БР АТГ) (см. книги Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат, 1978 и Фисенко В.В. Сжимаемость теплоносителя и эффективность работы контуров циркуляции ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1987; патенты SU 966326, М.кл 3. F04F 5/14, опубл. 15.10.82. Бюллетень №38; SU 1699564 А1, кл. В01F 3/02, 3/08, опубл. 23.12.91. Бюл. №47; RU 2016261 С1, кл.5 F04F 5/02, опубл. 15.07.94. Бюл. №13; RU 2155280 С, кл.7 F04F 5/14, опубл. 27.08.2000) работает следующим образом: активная рабочая среда - пар с дозвуковой скоростью подводится к входу активного сопла, с выхода которого истекает со сверхзвуковой скоростью в камеру смешения, формируя в ней низкое давление. Пассивная среда - конденсат с выхода смесительного типа ТЗС конденсационных установок - конденсатных насосов 29 подается в аппарат, проходит через свое сужающееся сопло, коаксиальное активному соплу, и поступает в камеру смешения. В ходе смешения активной и пассивной сред в зоне сужающегося участка камеры смешения формируется однородный двухфазный парогазоводяной поток со сверхзвуковым режимом течения, сопровождающийся процессом высокоэффективной передачи энергии от пара к мелкодиспергированным каплям. В зоне наименьшего сечения камеры смешения однородный двухфазный сверхзвуковой поток преобразуется в скачке давления в дозвуковой поток жидкости с заданной величиной давления. После чего поток жидкости с заданными давлением и температурой поступает в конденсатосборник 20.

Так замыкаются ветви единого энергетического контура циркуляции рабочего тела, объединяющего в себе функции второго традиционного контура ПТУ.

Технический результат изобретения;

1. Уменьшение массы и габаритов паротурбинной части АЭУ на 10-15% за счет:

а) исключения вакуумной части 9 главного конденсатора и блока регулирования расхода питательной воды 15;

б) замены питательных насосов ГТЗА 12 и АТГ 13, конденсатных насосов ГТЗА 10 и АТГ 11, блоков паровых эжекторов ГТЗА 18 и АТГ 19, ДУУ ГТЗА 8 и ДУУ АТГ 4 трансзвуковыми струйными аппаратами, имеющими значительно меньшие массы и габариты.

В паротурбинных установках, где имеется теплый ящик, например атомный ледокол «Ленин» (см. Солнцев Н.В. Корабельные ядерные энергетические установки. Учебное пособие. Ленинград: ВМ ордена Ленина Академия, 1961, стр.140) за счет установки трансзвуковых струйных аппаратов и выносного конденсатосборника 20 исчезает необходимость в установке теплого ящика, в результате этого происходит дальнейшее уменьшение массы и габаритов установки. Схемы ПТУ с теплым ящиком в данном случае не рассматриваются.

2. Снижение шумности (улучшение виброакустических характеристик) установки за счет:

а) исключения непрерывно вращающихся механизмов: конденсатного насоса ГТЗА 10, конденсатного насоса АТГ 11, питательного насоса ГТЗА 12, питательного насоса АТГ 13;

б) исключения из схемы ПТУ ДУУ ГТЗА 8 и ДУУ АТГ 4, блоков эжекторов ГТЗА 18 и АТГ 19, в которых происходит дросселирование пара, путем замены их трансзвуковыми струйными аппаратами;

3. Повышение безопасности, надежности и экономичности АЭУ за счет:

а) замены непрерывно вращающихся питательного насоса ГТЗА 12, питательного насоса АТГ 13 трансзвуковыми струйными аппаратами, не имеющими вращающихся частей;

б) замены непрерывно вращающихся конденсатного насоса ГТЗА 10, конденсатного насоса АТГ 11 конденсатными ТЗС насосами, совмещенными со смесительного типа конденсационными ТЗС установками 29, устанавливаемыми на выходе из проточных частей ТПХ 6, ТЗХ 7 и турбины АТГ 3, не имеющими вращающихся частей;

в) исключения из схемы ПТУ блока регулирования расхода питательной воды 15.

Паротурбинная установка, состоящая из парогенератора, блока регулирования ГТЗА (БР ГТЗА), главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА), включающего в себя турбину переднего хода (ТПХ) и турбину заднего хода (ТЗХ), блока регулирования АТГ (БР АТГ), автономного турбогенератора (АТГ), главного конденсатора с паровой и водяной частями (ГК), конденсатного насоса ГТЗА, конденсатного насоса АТГ, питательного насоса ГТЗА, питательного насоса АТГ, блоков паровых эжекторов ГТЗА и АТГ, дроссельно-увлажнительных устройств ГТЗА и АТГ, блока регулирования расхода питательной воды, ионообменного фильтра, отличающаяся тем, что содержит паровой трансзвуковой струйный (ТЗС) дегазатор и сепаратор газ-конденсат циклонного типа, паровая часть главного конденсатора и конденсатные насосы выполнены в виде смесительного типа ТЗС конденсационных установок - конденсатных ТЗС насосов, питательный насос ГТЗА и питательный насос АТГ выполнены в виде паровых питательных ТЗС насосов регулируемой производительности, блоки паровых эжекторов ГТЗА и АТГ выполнены в виде одного блока водяных ТЗС инжекторов, дроссельно-увлажнительные устройства ГТЗА и АТГ выполнены в виде паровых ТЗС устройств конденсации излишнего пара от блоков регулирования ГТЗА и АТГ, а для реализации водяной части главного конденсатора установлен выносной конденсатосборник.